货车中梁扭翘调修及预防

货车中梁扭翘调修及预防

徐则鹏 ,吴珏 ,曹壮,李峰

中车常州车辆有限公司，江苏省 常州市 213000

摘要:在轨道货车车辆制造中，中梁制造占有非常重要的地位。通常都以中梁为组装基准，在底架组装胎上完成底架的组装，因此，中梁制造状态对底架组成状态影响极大。如底架落车后，车体摇晃、车辆倾斜超限等问题，就与中梁心盘面扭翘有直接关系。为保证车辆运用状态，铁标中对落车后心盘与检验平台的间隙提出了严格的要求。而对于平车，中梁结构刚度一般都很大，一旦出现扭翘，调修很困难。以出口集装箱平车中梁制作为例，在生产过程中若出现了中梁心盘扭翘的现象，调修很困难，因此，分析平车中梁心盘扭翘的原因，采取防范措施，探讨对已出现扭翘的中梁的有效调修方法就十分必要。

关键词: 中梁心盘扭翘；调修技巧；预防措施

1   技术难点及分析

该型集装箱平车适用于1676mm轨距铁路线上运行，运输外形尺寸符合ISO 668规定的4个20英尺或2个40英尺集装箱。该平车中梁为鱼腹形变截面箱型梁结构，是主要的承载部件，其结构复杂，焊接质量要求高，主要结构由中梁上盖板、下盖板、腹板、中间隔板组成，结构如图1所示。

中梁制造状态对底架组成状态影响极大，如出现底架落车后，车体摇晃、车辆倾斜超限等问题，就与中梁心盘面扭翘有直接关系。为保证车辆运用状态，铁标中对落车后心盘与检验平台的间隙提出了严格的要求，平车心盘面外侧与检验平台的间隙不大于0.75mm。

由于该型集装箱平车中梁的长度较长（约22米），截面形状复杂，组焊后要求中梁有一定的上扰，加之中梁焊缝长、焊脚大，焊接变形不容易控制，一旦发生扭曲变形，现有设备难以矫正，甚至于矫正不过来造成产品报废，为此分析平车中梁心盘扭翘的原因，采取防范措施，对已出现扭翘的中梁的有必要探索出新的有效调修方法，并析平车中梁心盘扭翘的原因，创新焊接工艺，采取防范措施，将平车中梁焊接变形消除在焊接过程中，从而彻底解决平车中梁心盘扭翘的难题。

图1

2  制作工艺

1　调修工艺方案的分析与确认

1.1.钢材的矫正原理

(1)钢材的热矫正：生产中一般采用气体火焰加热，加热方式有线加热、圆点加热和三角形加热。

对钢材某一部分进行加热使其产生膨胀，由于周边未加热材料温度较低，膨胀受到一些阻碍，得不到自由延伸。开始冷却时，膨胀处的钢材收缩率大于膨胀率，于是钢材发生变形。我们可以利用热胀冷缩产生的新变形来矫正原有的变形。应当注意钢结构工程的构件变形矫正温度值应控制在 900℃以下，同一部位加热矫正不得超过两次。热矫正适用范围比较广，在钢材弯曲变形大、钢材塑性差、缺少适当的机械设备的施工现场更适宜采用。

(2)钢材的冷矫正原理：冷矫正是利用钢材的塑性，在常温下使用机械设备或者锤击等方式迫使钢材反变形以达到矫正的目的。冷矫正时会产生冷作硬化现象，矫正部位将消耗一部分塑性，降低了安全系数，所以同一部位不宜反复使用冷矫正方法。

1.2调修方法

把中梁放置在水平胎位上用塞尺进行检验，若平车心盘面外侧与检验平台的间隙大于0.75mm，此中梁不符合技术要求要进行调修矫正，我们使用了三种矫正方法，热矫正、冷矫正和两者的综合应用。

把中梁放置在水平胎位上进行调修，在稀开心盘一侧用2个夹螺母把心盘补强板和牵引梁下盖板固定，在稀开心盘对称另一侧也用2个夹螺母同样方法固定。心盘稀开侧的上盖板处用2个秤砣压住，在进行调修

对于加热金属而言，其在冷却之后都会有收缩情况产生，因此通常将加热位置都选择金属纤维较长且需收缩部位。若选择加热位置不合理，不但无法达到预期矫正效果，而且会可能会导致原本的变形加剧，或者导致变形更加复杂。由于牵引梁腹板比中梁腹板板厚大6mm，牵引梁腹板位置调修不容易引起腹板的变形，我们在牵引梁腹板与中梁腹板连接处向牵引梁腹板位置100mm处，高温调修，环形调修，加热至板材发白，等待冷却。

经检验，该调修方法达到了预期目标，消除了中梁心盘扭曲变形，中梁质量得到有效提升。

2 中梁扭曲变形预防措施

2.1中梁心盘扭翘的原因分析

(1)焊接变形造成中梁心盘面扭翘

平车中梁一般由工字钢鱼腹梁、隔板和上下盖板组焊成箱形结构，纵向的上下盖板焊缝对中梁心盘面扭翘有较大影响。当焊接次序不当，或两侧焊缝焊角大小、焊速相差较大时，焊缝收缩不一致，易造成焊后中梁扭翘。此外，在上下盖板组焊前，如未能消除中梁扭翘，那么在组焊后，这一扭翘的矫正将十分困难。

(2)从板座组装孔位置偏差造成中梁扭翘

一般情况下，中梁从板座组装孔用划线样板划出，然后用钻床钻出，由于手工操作较多，容易出现钻孔位置偏差，其中，后从板座组装孔位置在牵引梁高度方向上的偏差对中梁扭翘有较大影响。当配组的2根单梁一侧孔位置不准时，产生组装抗力，使得从板座组装困难，也容易引起从板座组装间隙。

(3)吊运翻焊过程中受机械外力撞击及扭转造成中梁扭翘

由于两单根中梁之间的主要联系焊缝(隔板与两单梁腹板的焊缝、上下盖板与两单梁的纵向长焊缝)未形成(在组装胎里出胎时仅只是粘焊)，横向联系较差，抗扭能力也不强，在中梁合拢吊出合拢胎进行翻焊过程中，受机械外力作用(如吊运过程中的落放撞击及在转胎上两转动端不同步受扭力)，中梁易产生扭翘变形。

　　除以上几个原因外，中梁局部弧度不均及中梁隔板菱形也对中梁扭翘有不利影响。

2.2中梁心盘面扭翘的防范措施

改进中梁上下盖板焊接工艺，两侧焊缝应同时对称施焊，应推广采用CO2气体保护焊，因该技术具有线能量大、焊速快、焊接变形小的特点。
　　(1) 提高中梁从板座组装孔位置的准确度，避免因从板座组装孔位置在牵引梁高度方向有尺寸偏差而造成中梁心盘面扭翘。具体做法是：采取样板划线确定位置，打孔时用一体式钻孔钻模，以提高钻孔的准确度；当然，采取组合钻床、从板座整体打孔效果会更好。
　　(2) 调整工艺，尽量避免中梁在吊运过程中的撞击，将中梁扭翘变形的矫正工作提前至中梁形成箱形结构之前进行。具体做法是：将原中梁制造工序的后半部分——组焊上盖板→隔板翻焊→组焊下盖板→中梁调校→合格中梁进入底架组装，改为隔板翻焊→组焊下盖板→中梁调校→组焊上盖板→中梁检测矫正→合格中梁进入底架组装。
　　将上盖板的组焊工作移至隔板及下盖板组焊工作完成，并对中梁状态进行调校之后进行，这时，中梁的箱形封闭结构尚未形成，对中梁进行调校还比较容易，且调校之后立即组焊上盖板，有利于保持调校后的良好状态。另外，在上盖板组焊工作之后增加一道中梁检测及矫正工序，可对中梁组成的状况进行全面检测，对有变形超限的中梁再次进行矫正。

3  总结

通过研究、分析该型集装箱平车中梁的制作工艺难点，参照相应车型生产方法，结合多年箱形结构生产经验进行了相应的技术改良，针对腹形变截面箱型梁结构扭翘变形调修难度大成本高的特点，通过在工艺和操作方法上的一些修正和创新，控制了中梁心盘扭翘的难题，提升了生产效率，大大提高了产品的质量，可使用于箱型梁扭翘调修及预防。